FWF fördert internationales, von der FH Oberösterreich geleitetes Forschungsprojekt

Die zunehmende Resistenz gegen Antibiotika unterstreicht die Notwendigkeit für alternative Behandlungsmethoden bakterieller Infektionen. Antikörper-basierte Therapien sind bereits erfolgreich bei der Behandlung von Krebs und Autoimmunerkrankungen im Einsatz. Daher gilt es nun herauszufinden, wie diese Behandlungsmethoden auch zur Bekämpfung von Bakterien einsetzbar sind. FH-Prof. PD Dr. Johannes Preiner vom Department für Medizintechnik der FH Oberösterreich in Linz hat dazu jetzt gemeinsam mit niederländischen Partnern ein vom FWF gefördertes Projekt in der Grundlagenforschung gestartet.

Bedeutende Fortschritte in diesem Bereich werden momentan allerdings durch Lücken im Verständnis der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen beschränkt. Evident ist, dass es sich bei den IgM um eine Klasse von Antikörpern handelt, die in der Abwehr von Bakterien eine große Rolle spielen, indem sie das Komplementsystem aktivieren. Beim Komplementsystem handelt es sich um einen bedeutenden Teil des menschlichen Immunsystems, welches sich aus mehr als zwei Dutzend von Proteinen zusammensetzt.

IgM sind sternförmige Gebilde, die bei der Bindung an Bakterien, die es zu bekämpfen gilt, eine Änderung ihrer Struktur durchmachen. Wie diese Strukturänderung jedoch genau funktioniert, ist seitens der Wissenschaft noch nicht geklärt, aber elementar für die Entwicklung zielgerichteter Therapien auf dieser Basis.

Hochauflösende Mikroskopie als Basis für experimentelle Forschung
Genau hier setzen Johannes Preiner mit seinem Linzer Forschungsteam sowie eine Forschungsgruppe um Suzan Rooijakkers von der Universitätsklinik im niederländischen Utrecht an. Zum Einsatz kommt eine Kombination aus mehreren hochmodernen biophysikalischen Methoden, darunter Hochgeschwindigkeits-Rasterkraftmikroskopie, 3D-Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie und Quarzkristall-Mikrowaage.

Optimistisch gestimmt sind die Forscher*innen durch jüngste Studien, welche die Bedeutung von IgM für die menschliche Immunität gegen verschiedene Keime, unter anderem das weitgehend antibiotikaresistente Bakterium S. Aureus sowie verschiedene SARS-CoV-2-Varianten hervorheben. Ein wichtiger Mechanismus, durch den Antikörper bakterielle Infektionen bekämpfen, ist die erwähnte Aktivierung des menschlichen Komplementsystems, welches über wirksame Waffen zur Abtötung von Bakterien verfügt. Wenn Antikörper an die Bakterienoberfläche binden, führt dies zur direkten Abtötung der Bakterien durch Zerstörung ihrer Membran sowie zur vermehrten Zerstörung von Bakterien durch körpereigene Fresszellen.  

Grundlagen für innovative Therapien schaffen
„Basierend auf den experimentellen Ergebnissen werden wir weiters ein mechanistisches Modell der zugrundeliegenden molekularen Wechselwirkungen entwickeln und somit die Grundlage für die Optimierung der IgM-Antikörper-Entwicklung und der pharmakokinetischen/pharmakodynamischen Modellierung schaffen“, erläutert Projektleiter Johannes Preiner. Dies stehe in unmittelbarem Zusammenhang mit zukünftigen Immuntherapien. „Die Aussicht darauf die Grundlagen einer Therapie mitzugestalten, die eine Alternative zur Behandlung mit Antibiotika bietet, ist für alle Beteiligten eine große Motivation. Schließlich hat das Ausmaß der Resistenz gegen Antibiotika häufig auftretender Bakterienstämme ein durchaus beunruhigendes Ausmaß angenommen“, sagt Preiner zu seinem Antrieb, hier bis zum Projektende 2028 wissenschaftlichen Mehrwert mit praktischem Nutzen zu schaffen.

Das Forschungsprojekt „Bestimmungsfaktoren IgM-vermittelter Komplementaktivierung“ wird durch den Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und dem Land Oberösterreich im Rahmen der Matching-Funds-Initiative kofinanziert.